Java 使用入门

本教程适合在构建云应用方面初学乍练的新手，例如希望学习 Google Cloud 运用过程中所涉及的应用开发重要概念的工程师和 Web 开发者。

目标

• 了解基本的 Google Cloud 工具，例如 Google Cloud Console 和 gcloud。
• 将应用部署到 Cloud Run。
• 使用 Firestore 保留数据。
• 在 Cloud Storage 中存储上传的文件。
• 使用 Google Cloud 的运维套件监控您的应用。

费用

在本文档中，您将使用 Google Cloud 的以下收费组件：

• Cloud Run
• Cloud Storage
• Firestore
• Google Cloud 的运维套件

本文档中的说明旨在将您的资源使用量保持在 Google Cloud 的始终免费层级的限制范围内。 您可使用价格计算器根据您的预计使用情况来估算费用。 Google Cloud 新用户可能有资格申请免费试用。

完成本文档中描述的任务后，您可以通过删除所创建的资源来避免继续计费。如需了解详情，请参阅清理。

准备工作

1. Sign in to your Google Cloud account. If you're new to Google Cloud, create an account to evaluate how our products perform in real-world scenarios. New customers also get $300 in free credits to run, test, and deploy workloads.

2. In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

   Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

   Go to project selector

3. Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.

4. In the Google Cloud console, on the project selector page, select or create a Google Cloud project.

   Note: If you don't plan to keep the resources that you create in this procedure, create a project instead of selecting an existing project. After you finish these steps, you can delete the project, removing all resources associated with the project.

   Go to project selector

5. Make sure that billing is enabled for your Google Cloud project.

6. 要在原生模式下创建 Firestore 数据库，请完成以下步骤：
   1. 在 Cloud Console 中，转到 Firestore 查看器页面。
      转到 Firestore 查看器
   2. 在选择 Cloud Firestore 模式屏幕中，点击选择原生模式。
   3. 选择 Firestore 数据库的位置。 此位置设置是您的 Cloud 项目的默认 Google Cloud 资源位置。此位置将用于您 Cloud 项目中需要设置位置的 Google Cloud 服务，特别是默认的 Cloud Storage 存储分区和 App Engine 应用。
      警告：Cloud 项目的默认资源位置在设置后将无法再次更改。
   4. 点击创建数据库。

7. Enable the Cloud Run Admin, Cloud Storage, Cloud Logging, and Error Reporting APIs.

   Enable the APIs

8. 克隆示例代码库并在 Cloud Shell 中打开示例应用：
   转到 Cloud Shell

   利用 Cloud Shell，您可以直接在浏览器中通过命令行访问 Google Cloud 资源。

9. 如需将示例代码和更改下载到应用目录，请点击继续。

10. 在 Cloud Shell 中，配置 gcloud 工具以使用新的 Google Cloud 项目：

    # Configure gcloud for your project
    gcloud config set project PROJECT_ID

    将 PROJECT_ID 替换为您使用 Cloud Console 创建的 Google Cloud 项目 ID。

    Google Cloud CLI 是您从命令行与 Google Cloud 资源进行交互的主要方式。在本教程中，您将使用 gcloud 工具来部署和监控应用。

运行应用

1. 如果您已使用 Cloud Shell 且将其配置为使用 Java 11，请将 shell 的 Java 替代组件和环境变量 JAVA_HOME 和 PATH 更新为使用 Java 8。
2. 切换到 bookshelf/1-cloud-run 目录并运行应用：

   GOOGLE_CLOUD_PROJECT=PROJECT_ID mvn -Plocal clean jetty:run-exploded
   

   将 PROJECT_ID 替换为您创建的 Google Cloud 项目的 ID。
3. 在 Cloud Shell 中，点击网页预览 ，然后选择通过 8080 端口预览。此时浏览器会打开一个新窗口，显示出您运行中的应用。

将应用部署到 Cloud Run

Google Cloud 为您提供了多种应用运行的方案。在此示例中，您要使用 Cloud Run 将可扩容应用部署到 Google Cloud。Cloud Run 不需要您管理服务器，并且会自动扩容以应对流量高峰。

1. 使用 Jib 构建映像：
   mvn package jib:build -Dimage=gcr.io/PROJECT_ID/bookshelf

   将 PROJECT_ID 替换为您创建的 Google Cloud 项目的 ID。

2. 部署映像：

   gcloud run deploy bookshelf --image gcr.io/PROJECT_ID/bookshelf \
   --platform managed --region us-central1 --allow-unauthenticated

   将 PROJECT_ID 替换为您创建的 Google Cloud 项目的 ID。

部署成功后，会按如下格式将端点输出到 Cloud Run 中运行的应用：

https://bookshelf-abcdefghij-uc.a.run.app

之后即可通过此网址（下称 YOUR_CODE_RUN_URL）查看您的应用。只要在网络浏览器中输入此网址，即可查看应用。

使用 Firestore 保留数据

您不能在 Cloud Run 实例中存储信息，因为实例重启时信息会丢失，当新实例创建时该信息已不再存在。所以，您需要一个所有实例都能在其中读写的数据库。

Google Cloud 提供了多种存储数据的方案。在此示例中，您将使用 Firestore 存储每本图书的数据。Firestore 是一种全代管式无服务器 NoSQL 文档数据库，可用于存储和查询数据。Firestore 能够根据您的应用需求自动扩缩，并在不使用时缩减到零个实例。现在添加第一本图书。

1. 在网络浏览器中，转到 YOUR_CODE_RUN_URL。

2. 要为部署的应用创建图书，请点击添加图书。

   
3. 在书名字段中，输入 Moby Dick。
4. 在作者字段中，输入 Herman Melville。

5. 点击保存。现在您的 Bookshelf 应用有了一个条目。

   
6. 在 Cloud Console 中，点击刷新 来刷新 Firestore 页面。现在数据显示在 Firestore 中。Bookshelf 应用将每本图书存储为具有唯一 ID 的 Firestore 文档，这些文档都存储在一个 Firestore 集合中。在本教程中，该集合称为 books。

Firestore 使用 Firestore 客户端库存储图书。下面是一个提取 Firestore 文档的示例：

bookshelf/1-cloud-run/src/main/java/com/example/getstarted/daos/FirestoreDao.java

在 GitHub 上查看

public class FirestoreDao implements BookDao {
  private CollectionReference booksCollection;

  public FirestoreDao() {
    Firestore firestore = FirestoreOptions.getDefaultInstance().getService();
    booksCollection = firestore.collection("books");
  }

  private Book documentToBook(DocumentSnapshot document) {
    Map<String, Object> data = document.getData();
    if (data == null) {
      System.out.println("No data in document " + document.getId());
      return null;
    }

    return new Book.Builder()
        .author((String) data.get(Book.AUTHOR))
        .description((String) data.get(Book.DESCRIPTION))
        .publishedDate((String) data.get(Book.PUBLISHED_DATE))
        .imageUrl((String) data.get(Book.IMAGE_URL))
        .createdBy((String) data.get(Book.CREATED_BY))
        .createdById((String) data.get(Book.CREATED_BY_ID))
        .title((String) data.get(Book.TITLE))
        .id(document.getId())
        .build();
  }

  @Override
  public String createBook(Book book) {
    String id = UUID.randomUUID().toString();
    DocumentReference document = booksCollection.document(id);
    Map<String, Object> data = Maps.newHashMap();

    data.put(Book.AUTHOR, book.getAuthor());
    data.put(Book.DESCRIPTION, book.getDescription());
    data.put(Book.PUBLISHED_DATE, book.getPublishedDate());
    data.put(Book.TITLE, book.getTitle());
    data.put(Book.IMAGE_URL, book.getImageUrl());
    data.put(Book.CREATED_BY, book.getCreatedBy());
    data.put(Book.CREATED_BY_ID, book.getCreatedById());
    try {
      document.set(data).get();
    } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
      e.printStackTrace();
    }

    return id;
  }

  @Override
  public Book readBook(String bookId) {
    try {
      DocumentSnapshot document = booksCollection.document(bookId).get().get();

      return documentToBook(document);
    } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    return null;
  }

  @Override
  public void updateBook(Book book) {
    DocumentReference document = booksCollection.document(book.getId());
    Map<String, Object> data = Maps.newHashMap();

    data.put(Book.AUTHOR, book.getAuthor());
    data.put(Book.DESCRIPTION, book.getDescription());
    data.put(Book.PUBLISHED_DATE, book.getPublishedDate());
    data.put(Book.TITLE, book.getTitle());
    data.put(Book.IMAGE_URL, book.getImageUrl());
    data.put(Book.CREATED_BY, book.getCreatedBy());
    data.put(Book.CREATED_BY_ID, book.getCreatedById());
    try {
      document.set(data).get();
    } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }

  @Override
  public void deleteBook(String bookId) {
    try {
      booksCollection.document(bookId).delete().get();
    } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }

  private List<Book> documentsToBooks(List<QueryDocumentSnapshot> documents) {
    List<Book> resultBooks = new ArrayList<>();
    for (QueryDocumentSnapshot snapshot : documents) {
      resultBooks.add(documentToBook(snapshot));
    }
    return resultBooks;
  }

  @Override
  public Result<Book> listBooks(String startTitle) {
    Query booksQuery = booksCollection.orderBy("title").limit(10);
    if (startTitle != null) {
      booksQuery = booksQuery.startAfter(startTitle);
    }
    try {
      QuerySnapshot snapshot = booksQuery.get().get();
      List<Book> results = documentsToBooks(snapshot.getDocuments());
      String newCursor = null;
      if (results.size() > 0) {
        newCursor = results.get(results.size() - 1).getTitle();
      }
      return new Result<>(results, newCursor);
    } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    return new Result<>(Lists.newArrayList(), null);
  }

  @Override
  public Result<Book> listBooksByUser(String userId, String startTitle) {
    Query booksQuery =
        booksCollection.orderBy("title").whereEqualTo(Book.CREATED_BY_ID, userId).limit(10);
    if (startTitle != null) {
      booksQuery = booksQuery.startAfter(startTitle);
    }
    try {
      QuerySnapshot snapshot = booksQuery.get().get();
      List<Book> results = documentsToBooks(snapshot.getDocuments());
      String newCursor = null;
      if (results.size() > 0) {
        newCursor = results.get(results.size() - 1).getTitle();
      }
      return new Result<>(results, newCursor);
    } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    return new Result<>(Lists.newArrayList(), null);
  }
}

如需详细了解如何使用 Firestore，请参阅向 Firestore 添加数据。

在 Cloud Storage 中存储上传的文件

现在您已经添加了一本图书，接下来该添加图书封面图片。您不能在实例中存储文件，数据库也不适合图片文件。这时，您就得用上 Cloud Storage 了。

Cloud Storage 是 Google Cloud 的主要 Blob 存储库。您可以使用 Cloud Storage 来托管要在 Google Cloud 中共享的应用资源。如需使用 Cloud Storage，您需要创建一个 Cloud Storage 存储分区，这是一个保存数据的基本容器。

1. 在 Cloud Console 中，转到 Cloud Storage 浏览器页面。

   转到“Cloud Storage 浏览器”页面

2. 点击创建存储分区。
3. 在创建存储分区对话框中输入存储分区的名称：将 Google Cloud 项目 ID 附加到字符串 _bucket 前面，这样名称就显示为 YOUR_PROJECT_ID_bucket。此名称须遵守存储分区名称要求。其他所有字段可以保留默认值。
4. 点击创建。
5. 创建存储分区后，必须将对象设为可公开访问，以供用户查看。如需将对象设为可公开访问，请参阅公开数据。
6. 点击修改图书，然后选择一张图片上传为图书的封面。例如，可以使用图中所示的这张属于公共领域的图片：
   
7. 点击保存。您将被重定向至首页，其中有您 Bookshelf 应用的条目。
   

Bookshelf 应用会使用 Cloud Storage 客户端库将上传的文件发送到 Cloud Storage。

bookshelf/1-cloud-run/src/main/java/com/example/getstarted/util/CloudStorageHelper.java

在 GitHub 上查看

public class CloudStorageHelper {

  private final Logger logger = Logger.getLogger(CloudStorageHelper.class.getName());
  private static Storage storage = null;

  static {
    storage = StorageOptions.getDefaultInstance().getService();
  }

  /**
   * Uploads a file to Google Cloud Storage to the bucket specified in the BUCKET_NAME environment
   * variable, appending a timestamp to end of the uploaded filename.
   */
  public String uploadFile(FileItemStream fileStream, final String bucketName)
      throws IOException, ServletException {
    checkFileExtension(fileStream.getName());

    System.out.println("FileStream name: " + fileStream.getName() + "\nBucket name: " + bucketName);

    DateTimeFormatter dtf = DateTimeFormat.forPattern("-YYYY-MM-dd-HHmmssSSS");
    DateTime dt = DateTime.now(DateTimeZone.UTC);
    String dtString = dt.toString(dtf);
    final String fileName = fileStream.getName() + dtString;

    // the inputstream is closed by default, so we don't need to close it here
    @SuppressWarnings("deprecation")
    BlobInfo blobInfo =
        storage.create(
            BlobInfo.newBuilder(bucketName, fileName)
                // Modify access list to allow all users with link to read file
                .setAcl(new ArrayList<>(Arrays.asList(Acl.of(User.ofAllUsers(), Role.READER))))
                .build(),
            fileStream.openStream());
    logger.log(
        Level.INFO, "Uploaded file {0} as {1}", new Object[] {fileStream.getName(), fileName});
    // return the public download link
    return blobInfo.getMediaLink();
  }

  /** Checks that the file extension is supported. */
  private void checkFileExtension(String fileName) throws ServletException {
    if (fileName != null && !fileName.isEmpty() && fileName.contains(".")) {
      String[] allowedExt = {".jpg", ".jpeg", ".png", ".gif"};
      for (String ext : allowedExt) {
        if (fileName.endsWith(ext)) {
          return;
        }
      }
      throw new ServletException("file must be an image");
    }
  }
}

注意：您可以更改存储桶名称，只需将上述代码中的 bucketName 变量设置为不同的名称，然后通过运行 gcloud app deploy 重新部署应用。

如需详细了解如何使用 Cloud Storage，请参阅方法指南列表。

使用 Google Cloud 的运维套件监控您的应用

您已经部署了应用，创建并修改了 books 集合。如需为用户监控这些事件，可以使用 Application Performance Management。

使用 Cloud Logging 监控日志

1. 在 Google Cloud 中，转到日志浏览器

   转到日志浏览器

   您可以在其中实时监控应用。如果您的应用出现问题，应该首先查看这里。

   
2. 在资源下拉列表中，选择 Cloud Run Revision, bookshelf。

使用 Error Reporting 监控错误

1. 在 Cloud Console 中，转到 Error Reporting 页面。
   转到“Error Reporting”页面
   Error Reporting 可突出显示应用中的错误和异常，您还可以设置相关的提醒。
2. 在浏览器中，转到应用中的 /errors 网址。
   

   YOUR_CODE_RUN_URL/errors

   这会生成一个新的测试异常，并将其发送至 Google Cloud 的运维套件。

3. 在 Cloud Console 中，返回到 Error Reporting 页面，很快就可以看到这个新错误。点击自动重新加载，这样就无需手动刷新页面。

   

注意：应用性能管理中有许多可帮助调试和监控应用的工具。如需了解详情，请参阅教程。

清理

为避免因本教程中使用的资源导致您的 Google Cloud 帐号产生费用，请删除包含这些资源的项目，或者保留项目但删除各个资源。

删除项目

注意：删除项目会产生以下影响：

• 项目中的所有内容都会被删除。如果您将现有项目用于本文档中的任务，则删除该项目后，还将删除您已在该项目中完成的任何其他工作。
• 自定义项目 ID 丢失。创建此项目时，您可能创建了要在将来使用的自定义项目 ID。要保留使用该项目 ID 的网址（例如 appspot.com 网址），请删除项目内的所选资源，而不是删除整个项目。

如果您打算探索多个架构、教程或快速入门，则重复使用项目可以帮助您避免超出项目配额限制。

1. In the Google Cloud console, go to the Manage resources page.

   Go to Manage resources

2. In the project list, select the project that you want to delete, and then click Delete.
3. In the dialog, type the project ID, and then click Shut down to delete the project.

后续步骤

• 将应用部署到 Google Kubernetes Engine
• 将应用部署到 Compute Engine
• 使用 Firestore 处理会话